내식성이 우수한 초고강도 저합금유정관

전문가 제언

○ 지하 수천 미터에서 채굴되는 석유나 천연가스에는 부식성이 강한 황화수소(H2S)가 함유되어 있으며 황화수소는 강재에 대하여 황화물응력부식(SSC: Sulfide Stress Cracking)에 기인하는 수소취성파괴를 일으킨다. 따라서 채굴용 유정관이나 수송용 라인파이프는 고강도와 함께 내사우어성(sour resistance)이 요구된다.

○ 강의 조직 중에 마르텐사이트 비율이 높고 변태 전의 구오스테나이트 입경이 미세할수록 내SSC성이 향상된다. 따라서 내사우어성 고강도 저합금 유정관에는 Fe-1%Cr-0.7%Mo 조성에 소량의 Ti와 Nb를 첨가한 강이 많이 사용되고 있다. 그러나 종래의 강재는 수소취성을 방지하기 위하여 최고 강도는 110ksi로 한정되어 점점 깊어지고 있는 유전이나 가스정에는 대응이 곤란해지고 있다.

○ 강에 불순물로 함유된 산화물, 탄화물, 질화물과 같은 비금속개재물의 주위에서 일어나는 부식부위에는 응력이 집중하고 여기에 H2S환경으로부터 침입한 수소에 의하여 SSC가 발생한다. 응력집중부에 침입한 수소는 강중의 전위(dislocation)에 축적되므로 SSC의 방지에는 개재물의 저감화와 미세분산 및 전위밀도의 감소가 중요하다.

○ 제강공정에서 생성되는 Al2O3개재물은 용강의 2차 정련에서 Ca탈산을 실시하면 Al-Ca계 복합황산화물로 형태가 제어되어 미세하게 분산되므로 SSC가 경감된다. 또 MO, V 등을 첨가하여 미세탄화물의 석출강화를 이용하면 전위밀도가 저하해도 고강도화가 달성된다. 이와 같은 수법에 의하여 125ksi급 내사우어성 유정관이 개발되어 3000m 이하의 지층에서도 천연가스의 채굴이 가능하게 되었다.

○ 강의 SSC감수성에는 경도의 영향이 가장 크므로 경도를 22HRc(248Hv) 이하로 낮추는 방법도 취해지고 있다. 그러나 용접구조용강의 경우에는 미세한 개재물이 SOHIC(Stress Oriented Hydrogen-Induced Cracking)를 발생시킨다. 최근 결정립미세화와 석출경화를 이용하여 HAZ경화성이 낮고 용접성, 내SSC성, 내HIC성이 우수한 490~590N/㎟급 고장력강이 개발되어 용접구조용으로도 이용이 기대된다.

저자

Tomohoko OMURA

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2009

권(호)

14(9)

잡지명

ふぇらむ

과학기술
표준분류

재료

페이지

575~579

분석자

심*동

분석물

• 내식성이 우수한 초고강도 저합금유정관.pdf [417,448 byte]

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